CN111647808B - 一种耐热钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐热钢及其制备方法,耐热钢包括C:0.18‑0.32%,Si:0.01‑0.06%,Cr:9.85‑11.40%,Mn:0.14‑0.37%,Mo:4.75‑8.20%,W:0.54‑1.26%,Sb:2.15‑3.76%,Ti:0.05‑1.25%,Nb:0.05‑0.09%,P:0.01‑0.04%,本发明制备的耐热钢耐热钢在850℃大气环境里,保温200h的氧化减重为1.3257‑2.5871mg/cm2,氧化速率小于0.1066g/m·h,具有较强的高温抗氧化性,比常规的奥氏体耐热不锈钢(DIN1.4826)的高温抗氧性能更强,对于钢材产业具有重大意义。

Description

一种耐热钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温钢材,特别是一种耐热钢及其制备技术领域。
背景技术
高温条件下(通常指材料熔点的0.3~0.5倍以上的温度),具有抗氧化性和足够高温强度以及良好的耐热性能的钢称为耐热钢,而耐热钢中最具代表性的一类是低合金耐热高强钢,例如我国的15CrMo即是一种典型的低合金耐热高强钢,15CrMo因其良好的耐热性能、力学性能、耐腐蚀性能而被广泛使用于锅炉、石油化工、煤转化、汽机轮缸体、火电、核电等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备的管道、容器、零部件等。
然而随着现代工业的飞速发展,现有的耐热高强钢已经越来越难以满足工业设备在强韧性、高温抗氧性等方面更高的要求,优化合金成分、调整冶炼、轧制等生产工程中的工艺参数日益成为人们所关注的焦点。因此,必须在现有的耐热钢的基础上进行改进,如何提高耐热钢材的高温抗氧化性,对于钢材产业具有重大意义。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种耐热钢及其制备方法。
具体技术方案是:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.18-0.32%,Si:0.01-0.06%,Cr:9.85-11.40%,Mn:0.14-0.37%,Mo:4.75-8.20%,W:0.54-1.26%,Sb:2.15-3.76%,Ti:0.05-1.25%,Nb:0.05-0.09%,P:0.01-0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.21-0.27%,Si:0.02-0.04%,Cr:10.01-11.01%,Mn:0.20-0.27%,Mo:5.92-7.52%,W:0.71-1.05%,Sb:2.75-3.02%,Ti:0.07-1.11%,Nb:0.06-0.08%,P:0.02-0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的,C为0.25%,Si为0.03%,Cr为10.26%,Mn:0.24%,Mo:6.44%,W:0.93%,Sb:2.99%,Ti:0.09%,Nb:0.07%,P:0.025%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步的,本发明提供一种耐热钢的制备方法,具体步骤如下:
(1)冶炼:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;
(2)锻造:锻造时加热的温度为1350-1400℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;
(3)正火处理:正火处理时的正火温度为1150-1250℃,时间1-3h,获得正火钢锭;
(4)回火处理:将淬火钢锭进行回火处理,先在800-850℃保温1-3h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
优选的,锻造时加热的温度为1380℃。
优选的,正火处理时的正火温度为1150℃,时间2.5h。
优选的,回火处理时,先在800℃保温2h。
本发明获得的有益效果:
(1)本发明实施例一至实施例五制备的耐热钢在850℃大气环境里,保温200h的氧化减重为1.3257-2.5871mg/cm2,氧化速率小于0.1066g/m·h,具有较强的高温抗氧化性,比常规的奥氏体耐热不锈钢(DIN1.4826)的高温抗氧性能更强。
(2)本发明中,实施例三的提供的耐热钢,其保温200h的氧化减重为1.3257mg/cm2,氧化速率小于0.0721g/m·h,具有良好的抗氧化性。
(3)本发明在现有耐热钢的基础上进行改进,在配方中加入了Mn:0.20-0.27%,Mo:5.92-7.52%,W:0.71-1.05%,Sb:2.75-3.02%,Ti:0.07-1.11%,Nb:0.06-0.08%,各组分相互融合,能够明显提高了耐热钢的高温抗氧化性。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例一:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.32%,Si:0.06%,Cr:11.40%,Mn:0.37%,Mo:8.20%,W:1.26%,Sb:3.76%,Ti:1.25%,Nb:0.09%,P:0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中,耐热钢制备方法,具体步骤如下:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;锻造时加热的温度为1350℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;正火处理时的正火温度为1150℃,时间1h,获得正火钢锭;将淬火钢锭进行回火处理,先在800℃保温1h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
实施例二:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.21%,Si:0.02%,Cr:10.01%,Mn:0.20%,Mo:5.92%,W:0.71%,Sb:2.75%,Ti:0.07%,Nb:0.06%,P:0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中,耐热钢制备方法,具体步骤如下:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;锻造时加热的温度为1380℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;正火处理时的正火温度为1200℃,时间1.5h,获得正火钢锭;将淬火钢锭进行回火处理,先在825℃保温2h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
实施例三:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C为0.25%,Si为0.03%,Cr为10.26%,Mn:0.24%,Mo:6.44%,W:0.93%,Sb:2.99%,Ti:0.09%,Nb:0.07%,P:0.025%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中,耐热钢制备方法,具体步骤如下:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;锻造时加热的温度为1380℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;正火处理时的正火温度为1150℃,时间2.5h,获得正火钢锭;将淬火钢锭进行回火处理,先在800℃保温2h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
实施例四:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.27%,Si:0.04%,Cr:11.01%,Mn:0.27%,Mo:7.52%,W:1.05%,Sb:3.02%,Ti:1.11%,Nb:00.08%,P:0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中,耐热钢制备方法,具体步骤如下:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;锻造时加热的温度为1395℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;正火处理时的正火温度为1210℃,时间2.5h,获得正火钢锭;将淬火钢锭进行回火处理,先在830℃保温2.5h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
实施例五:
一种耐热钢,以质量百分比计,具有如下组分:C:0.32%,Si:0.06%,Cr:11.40%,Mn:0.37%,Mo:8.20%,W:1.26%,Sb:3.76%,Ti:1.25%,Nb:0.09%,P:0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例中,耐热钢制备方法,具体步骤如下:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;锻造时加热的温度为1400℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;正火处理时的正火温度为1250℃,时间3h,获得正火钢锭;将淬火钢锭进行回火处理,先在850℃保温3h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
实施例六:
将本发明实施例制备的耐热钢进行性能测试。
1、高温抗氧化试验
采用国家标准GB/T13303-91《钢的抗氧化性能测定方法》,取实施例一至实施例五以及奥氏体耐热不锈钢(DIN1.4826)的试样在850℃大气环境里,保温200h,试样的氧化情况见表1。
表1:各实施例耐热钢氧化结果
序号 氧化减重(mg/cm<sup>2</sup>) 氧化速度/(g/m·h) 抗氧化级别
实施例一 2.3156 0.0566 抗氧化
实施例二 2.4855 0.0484 抗氧化
实施例三 1.3257 0.0721 完全抗氧化
实施例四 1.4120 0.0754 完全抗氧化
实施例五 2.5871 0.1066 抗氧化
奥氏体耐热不锈钢 3.0771 0.1539 抗氧化
由表1可知,本发明实施例一至实施例五制备的耐热钢在850℃大气环境里,保温200h的氧化减重为1.3257-2.5871mg/cm2,氧化速率小于0.1066g/m·h,具有较强的高温抗氧化性,比常规的奥氏体耐热不锈钢(DIN1.4826)的高温抗氧性能更强。
本发明实施例三的提供的耐热钢,保温200h的氧化减重为1.3257mg/cm2,氧化速率小于0.0721g/m·h,具有良好的抗氧化性。
本发明在现有耐热钢的基础上进行改进,在配方中加入了Mn:0.20-0.27%,Mo:5.92-7.52%,W:0.71-1.05%,Sb:2.75-3.02%,Ti:0.07-1.11%,Nb:0.06-0.08%,各组分相互融合,能够明显提高了耐热钢的高温抗氧化性。

Claims (4)

1.一种耐热钢,其特征在于:以质量百分比计,具有如下组分,C:0.25%,Si:0.03%,Cr:10.26%,Mn:0.24%,Mo:6.44%,W:0.93%,Sb:2.99%,Ti:0.09%,Nb:0.07%,P:0.025%,余量为Fe和不可避免的杂质元素;
所述耐热钢的制备方法具体步骤如下:
(1)冶炼:按耐热钢所含组分的质量百分比进行配料,冶炼时采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水,然后浇铸制成钢锭;
(2)锻造:锻造时加热的温度为1350-1400℃,然后随炉冷却至室温,获得锻后钢锭;
(3)正火处理:正火处理时的正火温度为1150-1250℃,时间1-3h,获得正火钢锭;
(4)回火处理:将淬火钢锭进行回火处理,先在800-850℃保温1-3h,然后出炉空冷至室温,制成耐热钢。
2.根据权利要求1所述的一种耐热钢,其特征在于:所述锻造时加热的温度为1380℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐热钢,其特征在于:所述正火处理时的正火温度为1150℃,时间2.5h。
4.根据权利要求1所述的一种耐热钢,其特征在于:所述回火处理时,先在800℃保温2h。
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